水利水电工程设计中砌石拱坝除险加固技术的研究

【摘要】砌石拱坝与混凝土拱坝相比， 在坝体外形、受力特点及对基础的要求等方面具有相同或相似的特点， 但由于建筑材料和施工方法的差异， 又使砌石拱坝在坝体裂缝成因、坝体渗漏、坝肩稳定和枢纽布置等许多方面具有独特的一面。本文对水利水电工程设计中砌石拱坝除险加固技术进行了分析探讨。

【关键词】水利水电；砌石拱坝；除险加固；技术

上世纪广大水利水电工程技术人员根据我国实际情况，深入实际进行探索和实验，在山地丘陵区普遍推广了砌石拱坝技术，尤其在交通不便，经济发展相对落后的山地丘陵地区，小型砌石拱坝以其用料省、可就地取材、砌筑工艺成熟、安全性优越等优势而得到广泛建设，对解决山区农田灌溉、人畜饮等起到积极的作用，为当地人民脱贫致富创造了条件。这些砌石拱坝的建设受其建设历史、经济条件等影响，经长年运行而缺乏系统管理维护，不同程度的出现损坏，存在安全隐患，不能正常发挥效益，需进行除险加固。在小型砌石拱坝除险加固工程设计中，应根据砌石拱坝自身的特点制定切实可行的加固方案。

1、大良水库的主要简介

大良水库是沁县段柳乡大良村浊漳河西源支流段柳河上的小（2）型水库工程。经安全鉴定防洪复核，现水库不满足10年一遇设计洪水标准也不满足50年一遇校核洪水标准，经除险加固后在正常运用情况下可抵御10年一遇设计洪水，非常运用情况可达到抵御20年一遇校核洪水标准。

水库防洪保护区内有新店镇大良村和何家庄两个村900口人、3000亩耕地和县乡公路栋山线。现大良水库一直处于病险运行状态，防洪能力达不到现行国家防洪标准，一旦失事，瞬时垮坝流量将达336.2m3/s（大良水库大坝安全评价溃坝复核计算值），其造成的洪灾损失将是巨大的。因此，提高水库的防洪能力是本次除险加固的主要任务之一。

水库灌区原设计灌溉面积500亩，现水库存在诸多工程问题，一直处于低水位运行，由于水库未进行除险加固，属带病运行，现调控能力有限，灌溉面积仅500亩，水资源利用率低。

2、除险加固设计内容

原山西大良水库大坝设计为砌石砌筑，现场观察坝体基本完好，但局部有渗水现象。现状水库蓄水高程约为994.5m，在坝体中部高程993.0m处，坝体渗漏最为明显，渗漏带宽约2.0m，为常年渗水带。据观察坝体在高程993.0m以下坝体砌筑砂浆多处脱落，有后期补填痕迹。而坝体在高程993.0m以上坝体砌筑质量较好（现场观察有明显的界限），未见砂浆脱落现象，和瀑雨洪水期高水位运行时的渗水痕迹。

大坝由浆砌石拱坝（996.5m以下）和浆砌石重力式挡墙（996.5m至坝顶）组成，大坝总长65m，其中浆砌石拱坝长25m，最大坝高7.0m，坝顶宽2.0m，上游坝坡1：0，下游坝坡1：0.1；重力式挡墙长65m，最大坝高2.0m，坝顶宽2.0m，上游坝坡为1：0，下游坝坡1：0.1，坝顶高程998.5m。

整治设计时为防止库水入渗，尽可能充填砌体内现有孔隙，粘合已成裂隙，使砌体的强度、抗渗、抗冻能力都得到提高，同时考虑适当增加坝体厚度以改善大坝应力状况，达到坝体补强防渗、抗冻防护及美观的目的。因此本次除险加固设计将坝体加厚1.0m，从应力角度分析，加厚部位放在上游前坝面。

2.1前坝面处理

前坝面先凿除混凝土松散部分，清除表层破坏严重的混凝土，进行坝体加厚、贴面混凝土面板。除险加固中修补坝面渗洞后，然后对处理过的坝体表面涂刷一层丙乳胶净浆，加厚0.7mC20F200混凝土后，进行锚固、钢筋网挂壁，再浇筑厚30cm的混凝土。为了提高其防渗效果，混凝土拌合物中掺加防水材料聚丙烯纤维。

坝面锚固、钢筋网挂壁，挂网面板参照已建工程实践经验贴面配置φ14网格筋，间距为300mm；面板与加厚坝体及原坝体的连接采用φ22联系筋，垂直间距1.5m，水平间距1.5m，梅花形布置，筋深入原坝体深度0.25m，深入面板0.15m；伸入原坝体锚筋锚入点以砌石体中间为基准点。挂网贴面面板的锚筋、加厚体之间的锚筋与加厚体、原坝体之间采取错位布置。

坝面设纵向施工缝，15m间距，缝宽2cm，分缝材料从外到内依次为15cm深聚氨酯密封膏，XRSZ—A3型橡胶止水带，高压闭孔板。

2.2后坝面处理

后坝面先凿除混凝土松散部分，清除表层破坏严重的混凝土，重新勾缝、填塞处理。勾缝前必须将槽缝冲洗干净，不得残留灰渣和积水，并保持缝面湿润。

2.3坝基处理

水库建坝时坝基基础未经处理，基础坐落于强风化砂岩之上，中等透水性，水库高水位运行时强风化岩层和表层未处理的裂隙成为渗漏的主要通道，形成坝基渗漏。由于该设计主要是解决坝基底部基岩、坝体与岸坡接触部位、闸井进口底部渗漏及整体稳定性问题，因此采用防渗帷幕灌浆的形式，以减少坝基基岩的渗漏量。

2.4左坝肩及库岸处理

左坝肩坝体末端基岩出露高程低于正常蓄水位3.0m。基岩与表层粘土之间夹0.5m厚的强透水的卵砾石层，是水库坝肩绕坝渗漏的主要通道。其次水库建坝时坝肩基础未经处理，基础座落于强风化砂岩之上，中等透水性，水库高水位运行时强风化岩层和表层未处理的裂隙也成为渗漏的主要通道，形成坝肩绕坝渗漏。

综上所述，对砌石拱坝出现的裂缝、渗漏、稳定等问题， 应根据实际情况， 参考常规处理办法， 结合砌石拱坝自身的独特性， 因地制宜地制定合理的整治方案。

参考文献：

[1] 张松荣. 浆砌石拱坝贯穿性裂缝病险与除险加固方法分析[J]. 内蒙古水利. 2011（02）

[2] 卢国龙. 浅析浆砌石拱坝的质量控制[J]. 水利水电工程造价. 2012（02）